DCS组态的设计及实践白秀琪(北京燕化化工股份有限公司聚酯厂,102549) 以TDC3000的系统组态设计为例,结合工厂实际,对设计中的若干问题进行了分析。 关键词: DCS 组态设计 自动控制
作 者 简
介白秀琪 高工,1986年毕业于大连理工大学生产过程自动化专业,现负责装置的DCS工作,曾参加某大型炼厂的DCS组态设计
工作。 石油化工装置的控制系统采用集散控制系统(DCS)后,整个装置的操作、控制及管理主要由DCS来完成,DCS组态的设计涉及工艺、自控和计算机领域,这就要求设计者对所设计的装置的工艺流程、操作规程及控制系统有非常清楚的了解,尤其是要对所选定的DCS
系统的功能和配置进行深入的研究。笔者认为,DCS的组态设计工作应分为系统硬件设计和系统应用软件设计两个部分,下面就从这两方面入手,结合实例,对系统组态设计中的一些问题谈谈自己的体会。1 系统的硬件设计要做好系统的硬件设计,应首先了解所设计的生产装置的控制规模,控制系统的复杂程度,一旦DCS系统选型确定后,根据控制系统的性能、特点,要求考虑整个系统的规模,控制回路的复杂程度,由设计者、厂商及用户三方协商确定系统硬件的配置,设计者和用户应对所选择控制系统的功能及特点有较深的了解。对系统所选用的每一个模件,每个I/O卡上点的排列,机柜的布置,控制台的布置,以及系统的供电、接地,控制室内操作台上各种开关、指示灯布置图,各回路的设计等均应作出较为详细的设计说明。以使用TDC3000LCN/UCN系统的某中控室DCS系统配置为例(见图1),LCN(局域网络)网络上的模件有US(万能操作站)、AM(应用模件)、HM(历史模件)等,UCN(通用控制网络)网络上的主要模件为先进控制模件APM。下面介绍模件的选用及配置
。图1 某中控室控制系统硬件配置图1.1 LCN上模件的配置LCN网络上的模件均由5/10-SLOT机架及相应的卡件组成,每个LCN网上最多可挂接64个节点,这些模件包括US、HM、NIM、AM、CG等,在这里,我们对系统中选用的模件US、HM、AM、NIM作简要说明。(1)应用模件(AM)通过编写CL/AM程序,AM可完成系统的高级计算和先进控制。AM模件的选用可视系统的需要和资金投用情况而定,如条件不允许,可作为项目改造时的增加模件。(2)网络接口模件(NIM)NIM是系统必须选取的模件,NIM连接局部控制网络LCN和万能控制网络UCN,它将LCN和UCN之间不同的通信规约和方式进行有效的转换,为LCN提供来自UCN所属装置的数据存取,支持APM和LM的程序与数据库的装载,NIM为冗余配置。(3)万能操作站(US)US是控制系统的人-机界面,通过US,工艺人员对现场过程进行操作,自控工程师和系统 仪表・计算机 石化技术,1998,5(4):227～230硬件维护工程师对系统进行组态和故障诊断。操作站的配置一般都是冗余的,在系统较大,操作人员多的情况下,可多配置操作站,条件允许时,应为自控工程师和硬件维护工程师配备专用的操作站,用于系统组态和维护。(4)历史模件(HM)HM是LCN上存贮信息的模件,应用软件、操作数据、历史数据等均存贮于HM中,它可以和LCN上所有模件、接口、过程控制系统进行通信。根据系统规模的大小,确定系统使用硬盘的容量,为保证系统数据的可靠性,应考虑硬盘的冗余配置,采用双盘双冗余模式为最佳配置。硬盘容量的确定应考虑系统中各模件的配置、过程点的多少及系统日志分配和历史数据的组态情况。在进行设计时,应对HM的各卷尺寸进行初步的估算,
集散控制系统
题 目：
和利时DCS控制系统组态
院 系： 电子信息与电气工程学院
学生姓名： x x
学 号： **********xx
专业班级： 08自动化（1）班
2011年12月13日
一． 实训目的
（1） 熟悉集散控制系统（DCS）的组成。
（2） 掌握MACS组态软件的使用方法。
（3） 培养灵活组态的能力。
（4） 掌握系统组态与装置调试的技能。
二． 实训内容
（1） 数据库组态。
（2） 设备组态。
（3） 算法组态。
（4） 画面组态。
（5） 系统调试。
三． 实训设备和器材
（1） THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置。
（2） 和利时DCS控制系统。
四． 实训接线图
如图1所示：
ch1 ch2 ch1
图1
将过程连接电缆接到和利时DCS控制装置电缆接口。 服务器操作员站
FM801
FM148 FM15路由器
LT11 LT2 LV1
五． 实训步骤
1. 工程分析
水箱液位串行控制系统需要一个输入测量信号，一个输出控制信号。因此需要一个模拟量输入模块FM148A和一个模拟量输出模块FM151.采集上下水箱液位信号（LT1和LT2）控制电动控制阀的开度。如图2所示：
LV1
~~~~~~~~~~~ LT1
LT2
~~~~~~~~~~~
图2
输入2个：LT1 上水箱
LT2 下水箱
Q/MFD-ZY-206-115-2003
DCS组态调试、维护、修改 管理办法实施细则
批准：胡华
审核：胡华
编制：孔祥伍
热 工 车 间
2005-4-25修编
DCS组态调试、维护、修改管理办法实施细则
为了保证我厂DCS系统安全稳定的运行,系统功能满足设计要求，特制定本细则。
第一章 DCS组态调试
第一条 组态前应具备的条件
1、DCS各子系统均应有经过逐级审批的功能说明书，FSSS、ETS、SCS、DAS系统功能说明书由运行分场各专业提供，MCS系统功能说明书由热工车间提供。
2、FSSS、ETS、SCS子系统应有经过逐级审批的逻辑图和保护、联锁、信号定值。
3、系统组态前应有逐级审批过的IO清单及详细的端子出线图和DCS各画面系统图。
4、组态前应明确组态负责人和参与组态人员，并有详细的分工计划。
5、所有参与组态的人员应熟练掌握DCS系统软件的使用方法，不仅要对自己负责的子系统熟练掌握，还要熟悉其它子系统，并熟悉DCS系统的硬件结构及系统构成。
第二条 组态调试
1、组态人员严格按照IO清单的设计生成通道组态文件，不得随意调换测点通道。
2、各子系统组态的页执行周期应遵循以下原则：DAS系统250ms、MCS系统250ms 、SCS系统200ms（对于重要的辅机设备：吸、送、排、磨、给水泵、给粉机联锁组态页执行周期选用100 ms）、FSSS及ETS系统100ms（未在LPC卡实现的停机保护页周期设为50 ms）。
3、不能在一个DPU组态页内实现的逻辑，其组态页间排布应遵循以下原则：同一功能组的逻辑必须在相临的页内；各页组态必须按照逻辑实现的信号传递顺序进行由小到大的页执行序号排列。
4、同一页内的组态功能块的执行序号排布应遵循以下原则：组态逻辑功能块的执行序号应严格按照信号传递顺序由小到大进行排列；对于在FSSS、ETS、MCS系统及重要辅机联锁（吸、送、排、磨、给水泵、给粉机）逻辑中，做限制动作条件使用的逻辑，其执行序号应严格按照限制动作条件逻辑功能块执行序号小于动作条件逻辑功能块执行序号的原则，为进一步保证逻辑动作正确而使用的延时模块时间设置为0.5s，特殊情况需逐级审批确定；机炉主保护使用的模拟量信号，是否传递、是否进行报警，应由热工车间编
DCS组态操作规程
1. 熟悉设计院图纸，对所有完成的工作一定的了解。
2. 确认系统的组态软件环境，解读工艺包对方案做深入的了解
3. 对各个点加以分类。确认各个接收信号的类型。
4. 如果点数少则直接按照图纸给出的通道组态
5. 如果点数多，且位号复杂需要列出一个点的清单。其细节包括：点位号，单元，通道号，点描述，量程，报警值，工程单位。
6. 确认新增画面类型流程图和控制画面张数大致布局。以方便与现场工艺人员协商。
7. 与现场的仪表人员联系，核对现场的实际硬件配置，通道与设计院的设计的是否有出入及时反馈。补充I/O表缺失的内容。
8. 与现场的工艺人员询问，组态的注意事项。流程图上有哪些操作习惯，管线颜色，仪表位置，记录需要有趋势点名称。
9. 点的建立，按照事先的分类，选着点类型（硬点，软点，控制点）。
10. 按照点细节清单把各个I/O点信息录入。
11. 对于模拟量来单个指示，无需进一步调试。如果带有报警功能则需要选着设定报警值，分配优报警的优先级。
12. 对控制点进行组态选好控制点的类型，计算公式。确认事先录入的输入，输出并与控制点进行连接。成一个的控制回路，并进行调试要求工作无误。组态完成并下载。
13. PID功能块带有报警值要设定，并分配优先级。组态完毕存储下载。
14. 流量仪表，需要设定的有信号开方的位置，小信号切除，补偿公式的选择
15. 调节回路分程：分程点在那里，分程的曲线如何。
16. 如有复杂的控制方案则需要编程霍尼韦尔系统用CL语言实现，恒河系统用计算块。存储下载。
17. 对所组态的复杂方案进行逐步的调试直至完成所有的规定功能。
